BRPI0902377A2

BRPI0902377A2 - sensor óptico

Info

Publication number: BRPI0902377A2
Application number: BRPI0902377-1A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Backes
Original assignee: Trw Automotive Electron & Comp Gmbh
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-04-20
Also published as: EP2146227A3; CN101628571B; JP2010025924A; EP2146227A2; MX2009007532A; JP5537840B2; DE102008033204A1; US20100012824A1; US8338774B2; CN101628571A

Abstract

SENSOR óPTICO. é descrito um sensor óptico que tem uma placa óptica que é adaptada para fazer contato com uma vidraça, em particular, um pára-brisa de um veículo motorizado. Ele tem um ou preferivelmente uma pluralidade de fotorreceptores arranjada no lado da placa óptica voltada para fora da vidraça. Uma máscara óptica é arranjada no trajeto óptico a montante de cada fotorreceptor, a máscara óptica tendo regiões de superficie de bloqueio de luz e transmissivas de luz. As regiões de superficie transmissivas de luz expõem cada qual um trajeto óptico que atravessa a placa óptica, colide no fotorreceptor e é delimitado pelas regiões de superficie de bloqueio de luz.

Description

"SENSOR ÓPTICO"

A presente invenção diz respeito a um sensor óptico incluindouma placa óptica que é adaptada para fazer contato superficial com umavidraça, em particular, um pára-brisa de um veículo motorizado, e pelo menosum fotorreceptor que fica arranjado no lado da placa óptica voltado para forada vidraça. Exemplos típicos de tais sensores são sensores luminosos paracontrolar o sistema de iluminação de um veículo motorizado ou sensoressolares que suprem um parâmetro de entrada para um controle de aclimatação,geralmente em combinação com um sensor de chuva para controle automáticode limpadores de pára-brisa.

Sensores convencionais deste tipo têm uma placa óptica quetem tanto estruturas de lente convexa quanto guias de ondas ópticas formadasnela. As lentes focam a luz incidente na vidraça, que é então guiada através deguias de ondas ópticas e para os fotorreceptores. Com suas estruturas de lentede guia de onda óptica que afetam múltiplas deflexões dos feixes de luz, aplaca óptica tem uma forma tridimensional bastante complexa na adaptaçãoao arranjo espacial dos fotorreceptores que são normalmente montados emuma placa de circuito impresso. A complexidade é especialmente grande euma quantidade particularmente grande de espaço é exigida quando o sensorcompreende uma pluralidade de unidades sensoras, por exemplo, um sensorde chuva e sensores de luz.

Uma complexidade e exigência de espaço muito menor sãoalcançadas quando é usada uma placa óptica na qual as estruturas de lente sãolentes Fresnel. Um sensor deste tipo é a matéria objeto do documento nãopublicado DE 10 2007 036 492.1.

Sensores ópticos tipicamente têm uma característica direcionalde luz que depende da função desejada. Ao máximo possível, sensores dechuva devem apenas receber luz que se origina de uma fonte de luz pulsante eé totalmente refletida no pára-brisa. Luz ambiente deve ser suprimida aomáximo possível em virtude de poder afetar somente a medição de eventosrelacionados a chuva. Sensores de luz, por outro lado, são projetados parareceber seletivamente luz incidente de direções específicas e que atravessam opára-brisa, tal como, por exemplo, frontalmente de um ângulo sólido estreitoou senão não direcionalmente. A característica direcional desejada pode serobtida tomando-se várias medidas, todas as quais, entretanto, envolvem eexigem espaço adicional.

A presente invenção, que é definida com mais detalhes nasreivindicações anexas, fornece um sensor óptico no qual a característicadirecional de luz ideal para uma aplicação particular é alcançada com muitopouco sacrifício envolvido e sem exigência de espaço adicional. Com estafinalidade, a máscara óptica é arranjada no trajeto óptico a montante dofotorreceptor, a máscara óptica tendo regiões de superfície de bloqueio de luze de transmissão de luz; as regiões de superfície transmissivas de luz expõemum trajeto óptico que atravessa a placa óptica, colide no fotorreceptor e édelimitada pelas regiões de superfície de bloqueio de luz. A máscara ópticanão exige nenhum espaço; ela pode ser aplicada, mais particularmenteimpressa, diretamente na superfície da placa óptica voltada para ofotorreceptor ou fotorreceptores. Uma vez que a máscara óptica pode serarranjada diretamente no trajeto óptico a montante dos fotorreceptores, umacesso a qualquer componente de luz indesejável aos fotorreceptores,particularmente em cooperação com a função direcional ou de focagem daplaca óptica, é virtualmente eliminada.

Detalhes adicionais ficarão aparentes a partir da descriçãoseguinte de uma modalidade exemplar da invenção com referência aosdesenhos anexos, em que:

A figura 1 mostra uma vista seccional esquemática de umsensor óptico com duas unidades sensoras;

A figura la mostra a característica de diretividade da unidadesensora do sensor óptico na figura 1;

A figura lb mostra a característica de diretividade da outraunidade sensora do sensor óptico na figura 1; e

A figura 2 mostra uma vista em perspectiva esquemática deuma unidade sensora.

O sensor óptico ilustrado esquematicamente na figura 1 é paramontagem no interior de um pára-brisa 1 e inclui duas unidades sensoras. Osensor é acoplado na superfície do pára-brisa 1 por meio de uma camada deacoplamento transparente 2, que, por exemplo, é uma borracha transparenteou um gel. O componente essencial do sensor é uma placa óptica 3 que é feitade um material plástico transparente. Na sua superfície voltada para fora dopára-brisa 1, a placa óptica 3 leva uma máscara óptica 4 que consiste em umagrade de regiões de superfície de bloqueio de luz e transmissivas a luz. Umpar de fotorreceptores 6a, 6b é acoplado na placa óptica 3 e na máscara óptica4 por meio de uma camada de acoplamento transparente 5.

Na configuração do sensor mostrada na figura 1, o pára-brisa1, as camadas de acoplamento 2 e 5 e a placa óptica 3 todas têm o mesmoíndice refrativo. Em decorrência disto, qualquer feixe de luz incidente nopára-brisa é direcionado por uma linha reta nas superfícies sensíveis a luz dosfotorreceptores 6a, 6b. Entretanto, a passagem de luz é limitada pela máscaraóptica 4, como está ilustrado na figura 2. As regiões de superfícietransmissivas de luz da máscara 4 formam janelas de passagem que sãolimitadas pelas regiões de superfície de bloqueio de luz. Na modalidademostrada na figura 2, os elementos padronizados são pequenos quadrados. Ao contrário da ilustração esquemática na figura 2, os comprimentos de bordados quadrados são muito menores que a extensão da superfície sensível a luzdos fotorreceptores. Desta maneira, uma curva suavizada para a característicadirecional é obtida, como ilustrado nas figuras la e lb para dois feixes deraios 20a e 20b que são incidentes nos fotorreceptores 6a e 6b,respectivamente.

A figura 2 mostra claramente a função da máscara óptica. Umfeixe de luz 1 Oa, que está ilustrado pela linha pontilhada, colide nas regiões desuperfície de bloqueio de luz da máscara e é absorvido. Um feixe de luz 10b, que está ilustrado por uma linha cheia, colide nas regiões de superfícietransmissivas de luz da máscara 4 e pode ir até o fotorreceptor 6.

A primeira e segunda unidades sensoras na figura 1 contêm osfotorreceptores 6a e 6b, respectivamente. Ambas as unidades sensorasdetectam luz ambiente que é incidente no pára-brisa. Mas, a primeira unidadesensora tem a característica direcional 20a na figura la e a segunda unidadesensora tem a característica direcional 20b na figura lb.

Em modalidades práticas, o sensor compreende unidadessensoras adicionais não mostradas aqui, em particular um sensor de chuva. Osensor de chuva exige estruturas de lente para focalizar um feixe de luzproveniente de uma fonte de luz pulsante, que é totalmente refletida no pára-brisa. As estruturas de lente necessárias são configuradas como lentes deFresnel por estampagem ou gravação em relevo da placa óptica 4. As lentesde Fresnel cooperam com a máscara óptica, que permite a passagem apenasde raios de luz úteis e, desta maneira, protege os fotorreceptores da entrada deluz estranha.

O sensor com uma pluralidade de unidades sensoras é de umaestrutura extremamente compacta. A despeito das funções complexas dosensor, ele é muito barato de se fabricar e, além do mais, fácil de ajustar àsrespectivas exigências de aplicações particulares, aplicando-se devidamente amáscara óptica com regiões de bloqueio de luz e transmissivas de luz, porexemplo, por impressão em uma superfície da placa óptica, ou por colagemem um filme.

Claims

1. Sensor óptico, caracterizado pelo fato de compreender umaplaca óptica que é adaptada para fazer contato superficial com uma vidraça,em particular um pára-brisa de um veículo motorizado, e pelo menos umfotorreceptor que fica arranjado no lado da placa óptica voltado para fora davidraça, e que uma máscara óptica fica arranjada no trajeto óptico a montantedo fotorreceptor, a máscara óptica tendo regiões de superfícies de bloqueio deluz e transmissivas de luz, e em que as regiões de superfície transmissivas deluz expõem um trajeto óptico que atravessa a placa óptica, colide nofotorreceptor e é delimitado pelas regiões de superfície de bloqueio de luz.

2. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a placa óptica inclui estruturas de lente deFresnel.

3. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que a máscara óptica fica arranjada entre a placaóptica e o fotorreceptor.

4. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que a máscara óptica é aplicada sobre uma área nolado da placa óptica voltada para o fotorreceptor.

5. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que a máscara óptica é impressa na superfície daplaca óptica voltada para o fotorreceptor.

6. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 4 ou 5,caracterizado pelo fato de que o fotorreceptor é acoplado na placa óptica pormeio de uma camada de acoplamento óptico.

7. Sensor óptico de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade deunidades sensoras com diferentes características direcionais de luz é formadapor uma pluralidade de fotorreceptores arranjada no mesmo lado da placaóptica e por regiões de superfície transmissivas de luz associadas da máscaraóptica.

8. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que a pluralidade de sensores constitui um sensorde chuva e dois sensores de luz com diferentes características direcionais deluz.

9. Sensor óptico de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as regiões desuperfície de bloqueio de luz são formadas por uma camada opaca da qual asregiões de superfície transmissivas de luz são rebaixadas.

10. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que as regiões de superfície de bloqueio de luz etransmissivas de luz têm cada qual uma estrutura padronizada.

11. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que a estrutura padronizada consiste em elementospadronizados com uma área superficial que é pequena, em comparação com aárea superficial da superfície sensível a luz do fotorreceptor.

12. Sensor óptico de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que os elementos padronizados são quadrados.